微流控导向的超分子凝胶宏观自组装与定向调控研究

基本信息
批准号:21908103
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:李晴
学科分类:
依托单位:南京工业大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
结构设计微流控技术宏观自组装超分子自愈合凝胶
结项摘要

It is still challenging to effectively achieve ordered structures through macroscopic self-assembly technology. In this project, we will couple microfluidic and macroscopic supramolecular self-assembly technology to construct and regulate the ordered structure of assemblies. From the standpoint of intermolecular forces (host-guest interaction, hydrogen and electrostatic interaction) and double network structure design, based on cyclodextrin and nitrogen-containing heterocyclic vinyl monomer, we will realize large-scale production of supramolecular self-healing hydrogel unit and ordered structure assemblies by microfluidic technique. The effects of supramolecular forces on assembly efficiency will be explored. We will also reveal the mass transfer, diffusion and assembly mechanism of particles in the restricted microfluidic channel. To regulate the assembly structures directionally and realize their continuous production, we will thoroughly investigate the effects of microchannel configurations, chip and fluid interfacial tension on the evolution rules of the ordered structure. Furthermore, we will explore new applications of gel assemblies in optics field and tissue repair fluid by loading with quantum dots or drugs. The regulation of microfluidic process and integration of structure and function will be this research emphases. We will establish a useful approach for controllable and continuous construction of ordered gel assemblies by microfluidic-directed macroscopic supramolecular assembly.

本项目以微流控定向调控超分子凝胶形成有序结构组装体为目标,从超分子作用力(主客体作用、氢键作用、静电作用)选取和双网络结构设计入手,以基于环糊精和含氮杂环乙烯基类单体为凝胶构筑单元,利用微流控技术宏量制备尺度均一的自愈合凝胶微球基元及有序结构组装体,考察组装基元作用力位点与宏观自组装效率的关系规律,揭示基元在受限微流体通道内的流动、传递及组装规律机制。从提高宏观超分子凝胶组装体的结构有序性及其连续化宏量制备出发,深入探索不同微通道构型、芯片、流体界面张力等诸因素对凝胶微珠组装体构型的影响规律。通过凝胶组装体负载量子点或药物开发其在光学领域和组织修复领域的新应用。其中,微流控过程强化、微结构与组装体功能调控一体化相互规律是研究的重点,其机理与应用的成功探明为宏观自组装超分子凝胶提供实用化有效途径。

项目摘要

“师法自然”以自组装为手段构筑先进的高性能结构功能材料是当今研究热点之一,然而,目前自组装的研究主要集中于分子层面的组装,宏观自组装鲜少报道,如何开发自组装新方法并提高自组装效率也是当今国际极具挑战性的课题之一。本项目以微流控导向的宏观超分子自组装新方法实现有序结构组装体的定向调控和可控集成为目标,从超分子作用力(主客体作用、氢键作用、静电作用)和凝胶双网络结构设计入手,利用微流控技术宏量制备尺度均一的自愈合凝胶基元,揭示多相流体和颗粒在受限微流体通道内的流动、传递机制;通过通道构型和外场作用力的设计实现对组装结构的定向调控,考察组装基元作用力位点与宏观自组装效率的关系规律;开展凝胶基元在受限通道内的运动和组装规律研究,探索微流控过程强化与组装结构有序性的相互关联规律,从而揭示凝胶基元结构形态、通道构型、超分子作用力在组装集成过程中对有序结构的协同发生及演化规律;实现有序结构组装体的可控构筑和连续化制备方法;以宏观组装体的新应用为导向,研究组装体功能特性与结构的构效关系,探索其在组织修复和LED器件领域的新应用,为微流控导向的宏观超子自组装提供理论依据和技术借鉴。.

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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